Методические указания по фотометрическому измерению концентраций ниобия и его соединений в воздухе рабочей зоны

(утв. Минздравом СССР 10.10.1991 № 5993-91)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ФОТОМЕТРИЧЕСКОМУ ИЗМЕРЕНИЮ КОНЦЕНТРАЦИЙ НИОБИЯ И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Предисловие

Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны предназначены для санитарно-эпидемиологических станций и санитарных лабораторий промышленных предприятий при осуществлении контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны, а также научно-исследовательских институтов системы здравоохранения России и других заинтересованных министерств и ведомств.

Методические указания разрабатываются и утверждаются с целью обеспечения контроля соответствия фактических концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны их предельно допустимым концентрациям (ПДК) — санитарно-гигиеническим нормативам, утвержденным Министерством здравоохранения СССР, оценки эффективности внедренных санитарно-гигиенических мероприятий, установления необходимости использования средств индивидуальной защиты органов дыхания, оценки влияния вредных веществ на состояние здоровья работающих и др.

Включенные в данный выпуск Методические указания подготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и ГОСТ 12.1.016-79 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ» и обеспечивают избирательное измерение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны в присутствии сопутствующих компонентов на уровне 0,5 ПДК. Погрешность измерений концентраций вредного вещества, состоящая из суммы неисключенных систематической и случайной погрешностей, не превышает 25%.

Методические указания одобрены Проблемной комиссии «Научные основы гигиены труда и профессиональной патологии» и являются обязательными при осуществлении вышеуказанного контроля.

Ответственные за выпуск: С.И. Муравьева, Г.А. Дьякова, К.М. Грачева.

Nb М.м. 92,91

Ниобий — металл серого цвета, обладающий высокой пластичностью, Т кип. 4840 °C, Т пл. 2470 °C, плотность 8,6 г/куб. см, весьма устойчив к различным химическим воздействиям, нерастворим в минеральных кислотах и их смесях (за исключением плавиковой кислоты). В воздухе рабочей зоны может находиться в виде аэрозоля.

Nb O М.м. 265,81 2 5

Оксид ниобия (V) — порошок белого цвета, не растворимый в минеральных кислотах, за исключением плавиковой кислоты. Т пл. 1512 °C, плотность 4,5 г/куб. см. В воздухе рабочей зоны находится в виде аэрозоля.

NbN М.м. 106,91

Нитрид ниобия — порошок черного цвета, плотность 8,4 г/куб. см, Т пл. 2573 °C, нерастворим в минеральных кислотах. В воздухе рабочей зоны находится в виде аэрозоля.

Ниобий, оксид ниобия (V) и нитрид ниобия обладают слабофиброгенными свойствами.

ПДК в воздухе — ниобия, оксида ниобия (V) и нитрида ниобия — 10 мг/куб. м.

Характеристика метода

Определение основано на реакции ниобия с пиридилазорезорцином в тартратносолянокислой среде и последующем фотометрическом измерении окрашенного продукта реакции при 540 нм.

Отбор проб воздуха проводят с концентрированием на фильтр.

Нижний предел измерения концентрации вещества в анализируемом растворе — 5 мкг.

Нижний предел измерения содержания вещества в воздухе — 0,5 мг/ куб. м (при отборе 10 л воздуха).

Диапазон измеряемых концентраций от 0,5 до 10 мг/куб. м.

Измерению не мешает присутствие тантала, ванадия, хлоридов, фторидов.

Суммарная погрешность измерения не превышает 15%.

Время выполнения измерения, включая отбор пробы, 2,5 часа.

Приборы, аппаратура, посуда

Фотоэлектроколориметр.

Аспирационное устройство.

Фильтродержатели.

Стаканы химические, ГОСТ 23932-79, вместимостью 100 мл.

Колбы мерные, ГОСТ 1770-74, вместимостью 25 и 100 мл.

Пипетки, ГОСТ 20292-74, вместимостью 1, 5 и 10 мл.

Тигли кварцевые вместимостью 50 и 30 мл.

Реактивы, растворы, материалы

Ниобия оксид (V), ТУ 6-09-4047-86, х.ч.

Калий пиросернокислый, ГОСТ 7172-76, ч.д.а.

Кислота соляная, ГОСТ 3138-77, разб. 1:1.

4-(2-пиридилазо)-резорцин (ПАР), 0,15-процентный раствор.

0,15 г препарата тщательно растирают стеклянной палочкой в стакане с 2 мл воды, разбавляют водой до 50 мл, раствор переводят в колбу вместимостью 100 мл и доводят водой до метки. Раствор пригоден к употреблению в течение 1 месяца.

Кислота серная, ГОСТ 4204-77, х.ч., конц.

Аммоний виннокислый, ГОСТ 4951-79, 2% и 10-процентный растворы.

Фильтры АФА-ВП-20.

Стандартный раствор № 1 с концентрацией ниобия 1 мг/мл готовят следующим образом: 0,1430 г оксида ниобия (V) помещают в кварцевый тигель, покрывают 4 г пиросернокислого калия, приливают 2 — 3 капли серной кислоты концентрированной и сплавляют при температуре 800 — 900 °C. Плав растворяют при нагревании в 40 мл 10-процентного раствора виннокислого аммония. Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят до метки водой и перемешивают. Раствор устойчив в течение 3 месяцев.

Стандартный раствор № 2 с концентрацией ниобия 100 мкг/мл готовят разбавлением стандартного раствора № 1 2-процентным раствором виннокислого аммония. Раствор применяют свежеприготовленный.

Отбор пробы воздуха

Воздух с объемным расходом 2 л/мин. аспирируют через фильтр АФА-ВП-20, укрепленный в фильтродержателе. Для измерения 1/2 ПДК следует отобрать 10 л воздуха. Пробы сохраняются в течение длительного времени.

Подготовка к измерению

Градуировочные растворы ниобия готовят в мерных колбах на 25 мл согласно таблице 39.

№ стандарта	Стандартный раствор, мл	Дистиллированная вода, мл	Концентрация вещества в анализируемом растворе, мкг/мл
1	0	4,0	0
2	0,05	3,95	5
3	0,1	3,9	10
4	0,2	3,8	20
5	0,4	3,6	40
6	0,6	3,4	60
7	0,8	3,2	80
8	1,0	3,0	100

Во все колбы шкалы приливают по 15 мл 2-процентного раствора виннокислого аммония, 4 мл соляной кислоты (1:1), 2 мл ПАР и перемешивают. Колбочки с растворами помещают в кипящую водяную баню, нагревают 10 — 15 минут и охлаждают. Через 5 — 10 минут измеряют оптическую плотность растворов при лямбда = 540 нм в кювете с толщиной слоя 50 мм относительно раствора сравнения, не содержащего определяемого вещества (раствор № 1 по табл.).

Строят градуировочный график: на ось ординат наносят значения оптических плотностей градуировочных растворов, на ось абсцисс — соответствующие им величины содержания вещества в градуировочном растворе (мкг).

Проверка градуировочного графика проводится 1 раз в 3 месяца или в случае использования новой партии реактивов.

Проведение измерения

Фильтр с отобранной пробой озоляют в кварцевом тигле при 400 — 450 °C, остаток сплавляют с 1 г пиросернокислого калия при 800 — 900 °C, добавляя 2 — 3 капли серной кислоты для получения однородного сплава. По охлаждении сплав растворяют при нагревании в 5 мл 10-процентного раствора виннокислого аммония, приливают 10 мл воды и охлаждают. Раствор пробы (или аликвоту) переводят в колбу вместимостью 25 мл, добавляют 4 мл соляной кислоты (1:1), 2 мл 0,15-процентного раствора ПАР, колбу помещают на 10 — 15 минут в кипящую водяную баню, охлаждают и доводят раствор водой до метки. Через 10 — 15 минут измеряют оптическую плотность по отношению к контрольному раствору, который готовят одновременно и аналогично пробам.

Количественное измерение содержания ниобия в мкг в пробе проводят по предварительно построенному градуировочному графику.

Расчет концентрации

Концентрацию вещества «С» в воздухе (в мг/куб. м) вычисляют по формуле:

где:

а — содержание ниобия в анализируемом объеме раствора пробы, найденное по градуировочному графику, мкг;

б — объем раствора пробы, взятый для анализа, мл;

в — общий объем раствора пробы, мл;

V — объем воздуха (в л), отобранный для анализа и приведенный к стандартным условиям (см. Приложение 1).

к — коэффициент пересчета: на оксид ниобия — 2,86

на нитрид ниобия — 1,15.

Приложение 1

Приведение объема воздуха к условиям по ГОСТ 12.1.016-79 (температура 20 °С, давление 760 мм рт. ст.) проводят по следующей формуле:

                         V  х (273 + 20) х Р
                          t

С = -------------------, (273 + t°) х 101,33

где:

V — объем воздуха, отобранный для анализа, л; t

Р — барометрическое давление, кПа; (101,33 кПа = 760 мм рт. ст.);

t° — температура воздуха в месте отбора пробы, °С.

Для удобства расчета V следует пользоваться таблицей коэффициентов (Приложение 2). Для приведения объема воздуха к температуре 20 °С и к давлению 760 мм рт. ст. надо умножить V на соответствующий коэффициент. t

°С	Давление Р, кПа (мм рт. ст.)
	97,33 (730)	97,86 (734)	98,4 (738)	98,93 (742)	99,46 (746)	100 (750)	100,53 (754)	101,06 (758)	101,33 (760)	101,86 (764)
-30	1,1582	1,1646	1,1709	1,1772	1,1836	1,1899	1,1963	1,2026	1,2058	1,2122
-26	1,1393	1,1456	1,1519	1,1581	1,1644	1,1705	1,1763	1,1831	1,1862	1,1925
-22	1,1212	1,1274	1,1336	1,1396	1,1458	1,1519	1,1581	1,1643	1,1673	1,1735
-18	1,1036	1,1097	1,1159	1,1218	1,1278	1,1338	1,1399	1,1460	1,1490	1,1551
-14	1,0866	1,0926	1,0986	1,1045	1,1105	1,1164	1,1224	1,1284	1,1313	1,1373
-10	1,0701	1,0760	1,0819	1,0877	1,0986	1,0994	1,1053	1,1112	1,1141	1,1200
-06	1,0640	1,0599	1,0657	1,0714	1,0772	1,0829	1,0887	1,0945	1,0974	1,1032
-02	1,0385	1,0442	1,0499	1,0556	1,0613	1,0669	1,0726	1,0784	1,0812	1,0869
0	1,0309	1,0366	1,0423	1,0477	1,0535	1,0591	1,0648	1,0705	1,0733	1,0789
+02	1,0234	1,0291	1,0347	1,0402	1,0459	1,0514	1,0571	1,0627	1,0655	1,0712
+06	1,0087	1,0143	1,0198	1,0253	1,0309	1,0363	1,0419	1,0475	1,0502	1,0557
+10	0,9944	0,9990	1,0054	1,0108	1,0162	1,0216	1,0272	1,0326	1,0353	1,0407
+14	0,9806	0,9860	0,9914	0,9967	1,0027	1,0074	1,0128	1,0183	1,0209	1,0263
+18	0,9671	0,9725	0,9778	0,9880	0,9884	0,9936	0,9989	1,0043	1,0069	1,0122
+20	0,9605	0,9658	0,9711	0,9783	0,9816	0,9868	0,9921	0,9974	1,0000	1,0053
+22	0,9539	0,9592	0,9645	0,9696	0,9749	0,9800	0,9853	0,9906	0,9932	0,9985
+24	0,9475	0,9527	0,9579	0,9631	0,9683	0,9735	0,9787	0,9839	0,9865	0,9917
+26	0,9412	0,9464	0,9516	0,9566	0,9618	0,9669	0,9721	0,9773	0,9755	0,9851
+28	0,9349	0,9401	0,9453	0,9503	0,9955	0,9605	0,9657	0,9708	0,9734	0,9785
+30	0,9288	0,9339	0,9391	0,9440	0,9432	0,9542	0,9594	0,9646	0,9670	0,9723
+34	0,9167	0,9218	0,9268	0,9318	0,9368	0,9418	0,9468	0,9519	0,9544	0,9595
+38	0,9049	0,9099	0,9149	0,9198	0,9248	0,9297	0,9347	0,9397	0,9421	0,9471

Приложение 3

---